车辆转向失效运行系统及其控制方法与流程

本发明涉及车辆运动控制系统领域，并且更具体而言，涉及一种车辆转向失效运行系统，其用于在车辆转向系统故障时提供转向能力。本发明还涉及一种用于该车辆转向失效运行系统的控制方法。

背景技术：

已知的是，汽车上通常设置有转向系统，以便由驾驶员根据意图来改变车轮的方向和车辆的前进方向。典型的转向系统包括机械式转向系统、液压助力式转向系统、电动助力式转向系统和研发中的线控助力式转向系统等。其中，液压助力转向系统利用液压泵形成高压油推动活塞，进而产生辅助力推动转向拉杆，辅助车轮转向。电动助力转向系统利用转矩传感器检测方向盘的转向以及转矩大小，由电子控制单元根据转矩电压信号，转动方向和车速信号等，向电机控制器发出指令，使电动机输出相应大小和方向的助力转矩，从而产生辅助动力。线控助力转向系统通过线束传输必要信息。来自方向盘传感器和各个车辆当前状态的信息送给电子控制系统后，控制器根据这些信息适时向车辆转向系统发出指令，使车辆转向。

对于具有辅助驾驶或自动驾驶功能的车辆来说，方向盘在自动驾驶模式下不由驾驶员控制。因此，一但发生故障，驾驶员很可能没有足够的反应时间和能力来重新控制车辆转向。

针对上述问题，已经提出了一些转向系统及其容错控制方法。然而，现有的转向系统和控制方法主要是对重要且易发生故障的部件提供备份，如提供多个转角传感器、ecu、电机、总线传输通道、供电电源等。但现有的容错控制方法基本都是增加转向系统内部的冗余度，且会增加系统成本和复杂性。

因此，本领域中存在开发新的失效运行机制及其控制方法的持续需求。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于提供一种车辆转向失效运行系统，其能够在车辆转向系统失效的情况下提供转向能力。本发明的另一个目的在于提供一种用于该车辆转向失效运行系统的控制方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种车辆转向失效运行系统，其包括：

转向系统，其通过连接组件来附接到多个轮上；

制动系统，其通过制动管路来附接到多个轮上；

车身姿势传感器，其构造为感测车身姿势；

方向盘传感器，其构造为感测车辆方向盘的动作；以及

通讯线路，其与转向系统、制动系统、车身姿势传感器和方向盘传感器电性连接。

可选地，转向系统通过连接组件来附接到车辆的前轮上。

可选地，制动系统通过制动管路来附接到车辆的所有车轮上。

可选地，制动系统与自动驾驶控制系统通过通讯线路来电性连接。

可选地，通讯线路为can总线。

可选地，转向系统一方面提供车辆的正常转向功能，另一方面构造为诊断自身是否发生故障，并且在发现故障的情况下向制动系统发出标识转向系统出现故障的信号。

可选地，制动系统构造为根据转向系统的状态信息、车身姿态传感器的状态信息、方向盘传感器的状态信息来判断转向系统是否出现故障。

可选地，制动系统包括制动压力传感器、控制单元、电磁阀和电动泵。

可选地，当正常运行时，转向系统构造为根据驾驶员意图或自动驾驶系统的控制来调整轮的转向，从而带动车辆向期望的方向转弯。

一种车辆转向失效运行控制方法，包括以下步骤：

1)提供上述车辆转向失效运行系统；

2)如果制动系统收到转向系统发出的关于转向系统出现故障的信号，则进入步骤3)；

3)制动系统从方向盘传感器和车身姿势传感器的信号来判断转向系统是否失效并无法完成转向动作，如果是，则转入步骤4)；

4)制动系统基于方向盘传感器的输入信号判断驾驶员意图并计算车辆所需的偏转方向和角度，并且根据车辆动力学模型来计算车轮所需的制动压力；

5)制动系统根据计算结果发出控制指令进行制动操作；

6)在制动操作期间，制动系统根据来自车身姿势传感器的信号实时调整控制指令，直到车辆完成预期的转向动作。

可选地，在步骤2)中，制动系统还可根据转向系统的状态信息、车身姿势传感器和方向盘传感器的信号来判断转向系统是否失效，如果是，则转向步骤3)。

可选地，在步骤4)中，制动系统根据来自自动驾驶控制系统的指令来计算车辆所需的偏转方向和角度，并且根据车辆动力学模型来计算车轮所需的制动压力。

可选地，在步骤4)中，车辆动力学模型包括整车重量和相应的轴荷。

可选地，在步骤5)中，制动系统控制电磁阀和电动泵来增加压力，向期望偏转方向侧的车轮的制动卡钳施加推动力，以进行单侧车轮制动。

可选地，在步骤6)中，来自车身姿势传感器的信号包括车辆实时横摆角速度、纵向加速度、侧向加速度。

可选地，在步骤5)和步骤6)中制动系统监测车轮的状态，如果监测到车轮发生抱死，则将启动制动防抱死功能。

可选地，在步骤2)至步骤6)期间，如果制动系统监测到转向系统的状态恢复正常，或方向盘传感器监测到驾驶员的转向意图与当前的转向方向相反，则制动系统退出车辆转向失效运行控制方法。

通过采用本发明的车辆转向失效运行系统及其控制方法，能够在车辆转向系统失效的情况下提供必要的转向能力，从而使驾驶员能够操作车辆靠边停车，避免因无法转向而发生交通事故，提高了车辆的安全性和用户体验。

附图说明

以下将接合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限定。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并且可能进行了夸张性显示，并且附图也并非一定是按比例绘制的。

图1是本发明的车辆转向失效运行系统的一个实施例的构造示意图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域技术人员将领会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的，它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的本发明的其他实施例。

此外，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的部件。

图1是本发明的车辆转向失效运行系统的一个实施例的构造示意图。其中，车辆转向失效运行系统100包括：转向系统110，其通过连接组件111来附接到多个轮上；制动系统120，其通过制动管路121来附接到多个轮上；车身姿势传感器140，其构造为感测车身姿势；方向盘传感器150，其构造为感测车辆方向盘的动作；以及通讯线路160，其与转向系统110、制动系统120、车身姿势传感器140和方向盘传感器150电性连接。

可选地，转向系统110通过连接组件111来附接到车辆的前轮130a、130b上。

可选地，制动系统120通过制动管路121来附接到车辆的所有车轮上。

可选地，制动系统120与未示出的自动驾驶控制系统通过通讯线路来电性连接。

可选地，车身姿态传感器140构造为感测车辆的横摆角速度、侧向加速度和纵向加速度等信息。

可选地，方向盘传感器150构造为感测方向盘位置和扭矩等。

可选地，通讯线路160为can总线。

可选地，转向系统110一方面提供车辆的正常转向功能，另一方面还构造为诊断自身是否发生故障，并且在发现故障的情况下向制动系统发出标识转向系统110出现故障的信号。

可选地，制动系统120还可构造为根据转向系统110的状态信息、车身姿态传感器140的状态信息、方向盘传感器150的状态信息来判断转向系统110是否出现故障。

可选地，制动系统120包括制动压力传感器、控制单元、电磁阀和电动泵等。

当正常运行时，转向系统110构造为根据驾驶员意图或自动驾驶系统的控制来调整轮130a、130b的转向，从而带动车辆向期望的方向转弯。

在转向系统110失效的情况下，驾驶员将无法根据意图来使车辆转向或靠边停车。因此，本发明提出了一种车辆转向失效运行控制方法，其能够在转向系统110失效的情况下提供转向能力。

具体而言，本发明的车辆转向失效运行控制方法包括下列步骤：

1)提供根据上文所记载的车辆转向失效运行系统；

2)如果制动系统120收到转向系统110发出的关于转向系统110出现故障的信号，则进入步骤3)；

3)制动系统120从方向盘传感器150和车身姿势传感器140的信号来判断转向系统110是否失效并无法完成转向动作，如果是，则转入步骤4)；

4)制动系统120基于方向盘传感器150的输入信号判断驾驶员意图并计算车辆所需的偏转方向和角度，并且根据车辆动力学模型来计算车轮所需的制动压力；

5)制动系统120根据计算结果发出控制指令进行制动操作；

6)在制动操作期间，制动系统120根据来自车身姿势传感器140的信号实时调整控制指令，直到车辆完成预期的转向动作。

可选地，在步骤2)中，制动系统120还可根据转向系统110的状态信息、车身姿势传感器140和方向盘传感器150的信号来判断转向系统110是否失效，如果是，则转向步骤3)。

可选地，在步骤4)中，制动系统120根据来自自动驾驶控制系统的指令来计算车辆所需的偏转方向和角度，并且根据车辆动力学模型来计算车轮所需的制动压力。

可选地，在步骤4)中，车辆动力学模型包括整车重量和相应的轴荷等参数。

可选地，在步骤5)中，制动系统120控制电磁阀和电动泵来增加压力，向期望偏转方向侧的车轮的制动卡钳施加推动力，以进行单侧车轮制动。

可选地，在步骤6)中，来自车身姿势传感器140的信号包括车辆实时横摆角速度、纵向加速度、侧向加速度等。

可选地，在步骤5)和步骤6)中制动系统120监测车轮的状态，如果监测到车轮发生抱死，则将启动制动防抱死功能。

可选地，在步骤2)至步骤6)期间，如果制动系统120监测到转向系统110的状态恢复正常，或方向盘传感器150监测到驾驶员的转向意图与当前的转向方向相反，则制动系统120退出车辆转向失效运行控制方法。

本说明书参考附图来公开本发明，并且还使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本发明的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域技术人员想到的其他示例。只要此类其他示例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他示例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他示例应当视为处于由本发明的权利要求书请求保护的技术方案所确定的保护范围内。